5月20日，美国General Atomics宣布已向英国原子能管理局（UKAEA）成功交付最后一批关键波纹波导组件，以支持后续MAST Upgrade测试电子伯恩斯坦波（EBW）加热这一新型等离子体加热方法。
据悉，波纹波导是经过精密工程设计的金属管，内壁带有脊状结构，在核聚变能源系统中发挥关键作用。它们负责将来自回旋管等设备的高功率射频波传输至托卡马克内的等离子体，实现高效能量传输。
一、MAST Upgrade装置
MAST Upgrade，全称Mega Ampere Spherical Tokamak Upgrade，即兆安培球形托卡马克升级版。自欧洲联合环（JET）退役后，该装置就成为英国最大的磁约束核聚变装置，同时也是EUROfusion资助的四个中型托卡马克（Medium Sized Tokamak，MST）项目之一。
MAST Upgrade主要有三个目标：一是为ITER提供关键数据和理论支持；二是测试新型偏滤器概念（如Super-X偏滤器）；三是探索基于球形托卡马克的未来聚变装置设计（如研究电流驱动、稳态行为、高热通量处理、等离子体限制、高β操作和性能可靠性）。
二、EBW加热方法
EBW（Electron Bernstein Waves）是一种等离子体加热技术，存在于磁化等离子体中的静电波，能在等离子体的过密区域传播，通过激发等离子体中的电子进行回旋运动，将波的能量转化为等离子体的热能，从而实现加热。
加热机制具体来说，是将高功率射频波（通常由回旋管等设备产生）注入等离子体，这些波通过波纹波导等组件传输。该过程涉及模式转换：注入的波（通常为X模或O模）在等离子体内转化为EBW。
转换后，EBW在等离子体中传播并与电子相互作用，通过波粒相互作用传递能量，将等离子体加热到核聚变所需温度，这对维持反应至关重要。该方法实现高平行折射率的能力特别有利于高效电流驱动，从而增强等离子体稳定性和性能。
在MAST Upgrade增加EBW系统，旨在为模型验证提供实验数据，并提高对EBW物理及其功能的理解。该系统旨在提供高度的灵活性，特别是在发射系统中，以提供广泛的实验数据集。
General Atomics Energy Group射频技术团队经理James Anderson表示：“我们为团队的专业能力与创新成果深感自豪。这是降低未来核聚变电厂高功率微波系统风险的重要一步。我们坚信MAST Upgrade将在项目即将开展的测试将取得成功，推动我们向实用化聚变能源更进一步。”
三、其他等离子体加热方法
核聚变装置中，其他的等离子体加热方法有：
- 中性束注入（NBI）加热 ：将高能中性粒子束注入等离子体，中性粒子在等离子体中运动并电离，与带电粒子发生碰撞，将能量传递给等离子体粒子，从而加热等离子体。
- 电子回旋共振加热（ECRH）：当电磁波的频率与等离子体中电子的回旋频率一致时，电子吸收电磁波能量并加速运动，通过碰撞将能量传递给其他粒子，实现加热。
- 离子回旋共振加热（ICRH）：利用射频波与离子回旋频率匹配，使离子吸收射频波能量，增加速度并加热等离子体。
- 欧姆加热（OH）：给等离子体通电流，在电流通过等离子体时，由于等离子体具有电阻，会产生热量，就像电流通过电阻丝发热一样。
- 低杂波（LHW）加热：低杂波是一种特殊的电磁波，在等离子体中传播时，通过与等离子体中的带电粒子发生相互作用，将能量传递给粒子，实现加热。
- 离子伯恩斯坦波（IBW）加热 ：与EBW类似，也是一种静电波，通过激发和传播将能量传递给等离子体中的离子，从而实现加热。
四、相关评价
General Atomics是一家位于美国圣地亚哥的全球领先的国防和多元化科技公司。最初公司主要研究核能的和平应用，后通过DIII-D和美国能源部惯性约束计划（主要是提供了各种诊断仪器与系统）逐步成为美国私营部门聚变研究的主要参与者。公司磁约束聚变能副总裁Wayne Solomon表示：“我们非常高兴能为MAST Upgrade项目的传输线交付最后一批波导组件，该项目的交付证明了General Atomics不仅具备为美国本土服务的能力，更具备为全球客户提供顶级先进聚变材料与技术的专业知识和能力。”
UKAEA托卡马克工程系统负责人Paul Stevenson表示：“我们很高兴与General Atomics合作，支持我们扩展MAST Upgrade装置的能力。新的EBW加热系统将使UKAEA的科学家以及来自世界各地的科学家能够增加他们的等离子体物理知识，以支持核聚变能源的商业化。”